申请日2014.09.12
公开(公告)日2014.12.31
IPC分类号C02F11/12; C02F9/04
摘要
本实用新型公开了一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统，主要包括相互配置的污水储存池(1)、调节沉淀池(2)、多组化学反应池和多组高效澄清池、缓冲池(7)、混凝搅拌池(10)、固液分离设备(11)、白泥浓缩储存池(12)、黄泥浓缩储存池(13)、污泥脱水设备(14)、曝气装置(15)。本实用新型采用“曝气均化+化学沉淀+化学氧化+混凝络合沉淀+固液分离”为核心的工艺处理高浓度含磷废水，含磷废水经曝气均化、预氧化后分次加入钙盐、酸、氧化剂、络合剂等化学药剂，实现多次氧化、沉淀、络合混凝反应，并进行多次固液分离后，保证出水总磷降至约10mg/L，本处理系统特别适用于高浓度含磷废水的预处理。
权利要求书
1.一种预处理高磷废水去除总磷的系统，所述系统包括相互配置 的污水储存池(1)、调节沉淀池(2)、一组或多组化学反应池、一组或多 组澄清池、混凝搅拌池(10)、气浮设备(11)、白泥浓缩储存池(12)、黄 泥浓缩储存池(13)、污泥脱水设备(14)、曝气装置(15)，其特征在于所 述化学反应池包括第一化学反应池(3)、第二化学反应池(5)和第三化学 反应池(8)，所述澄清池包括第一高效澄清池(4)、第二高效澄清池(6) 和第三高效澄清池(9);
所述污水储存池(1)通过溢流管与调节沉淀池(2)连接，污水储存池 (1)底部设有穿孔曝气管，所述穿孔曝气管与曝气装置(15)连接;
所述调节沉淀池(2)通过一级污水提升泵与第一化学反应池(3)连 接，所述第一化学反应池(3)、第一高效澄清池(4)、第二化学反应池(5)、 第二高效澄清池(6)通过溢流管依次连接;在第二高效澄清池(6)和第 三化学反应池(8)之间配置有缓冲池(7);
所述第三化学反应池(8)、第三高效澄清池(9)、混凝搅拌池(10)、 固液分离设备(11)通过溢流管依次连接;第三化学反应池(8)底部设有 穿孔曝气管，穿孔曝气管与曝气装置(15)连接;
所述白泥浓缩储存池(12)前端与第一高效澄清池(4)相连接，所述 的黄泥浓缩储存池(13)前端分别与第二高效澄清池(6)、第三高效澄清 池(9)、固液分离设备(11)连接;
所述白泥浓缩储存池(12)、黄泥浓缩储存池(13)和污泥脱水设备 (14)分别通过清液管道连接到调节沉淀池(2)。
2.根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特 征是所述白泥浓缩储存池(12)、黄泥浓缩储存池(13)后端配置有污泥脱 水设备(14)。
3.根据权利要求2所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特 征是所述污泥脱水设备(14)选自板框压滤机、螺旋脱水机中的一种或 多种。
4.根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特 征是所述固液分离设备(11)选自溶气气浮设备、斜板沉淀池中的一种 或多种的串联组合。
5.根据权利要求1所述的预处理高磷废水去除总磷的系统，其特 征是所述第一化学反应池(3)、第二化学反应池(5)、第三化学反应池 (8)、混凝搅拌池(10)分别相互配置有加药计量泵。
说明书
一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统
技术领域
本实用新型涉及工业废水处理工艺，尤其涉及一种预处理高磷废 水去除总磷的工艺系统。
背景技术
磷污染可对人体、海洋生物、土壤、水体造成多种程度不同的危害， 尤其是水体中以正磷酸盐离子、聚合磷酸盐及有机磷化合物形式存在的 磷，总磷浓度在静止的水体超过86μg/L时，即判断该水体为富营养 化，受到污染。水体中过量的磷将会引起赤潮，藻类大量繁殖，鱼虾死 亡等恶性现象。
电子、电镀工业、印刷电路板工业、化成箔废水以及一些贵金属催 化剂生产过程中会大量使用硫酸、硝酸、磷酸、次磷酸盐等化学药剂， 使得所排放的高浓度含磷废水中的次磷酸盐、亚磷酸盐成为废水处理技 术中的一个难点。排入水体的富含磷酸盐，在光照和其他环境条件适宜 的情况下会促使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来 的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，从而造成水 体质量恶化和水生态环境结构破坏。
目前常用的含磷废水处理方法是化学沉淀法，即用石灰调节含磷废 水pH值，并加入金属补集剂等进行中和、混凝、絮凝、沉淀。此外还 有离子交换法、吸附法、电渗析法、蒸发浓缩法及反渗法，但经这些方 法处理后的废水均无法达到理想的除磷效果，这些未经达标处理的含磷 废水的外排会导致环境污染，并造成资源浪费。此外，有些工业含磷废 水处理难度更高，废液中除了次亚磷酸及亚磷酸需要氧化外，尚有大量 有机络合剂，高化学需氧量值(COD)也需要消耗大量氧化剂，故所加 的氧化剂分散了力量，常常不能满足次亚磷酸及亚磷酸的氧化要求，所 以去除效果不佳。业界一般采用Fenton(芬顿试剂)、铁盐、铝盐混凝等 方法处理高磷废水，但其稳定度难以控制，排放水通常也无法达标。
因此，寻找一种预处理高磷废水去除总磷的工艺系统，以克服 Fenton(芬顿试剂)、铁盐、铝盐等混凝方法的不足，同时提高总磷的去 除效果具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种预处理高磷废水去除 总磷的系统，尤其提供一种基于化学法多点加药预处理高浓度含磷废水 去除总磷工艺系统，克服了现有技术处理效果不理想、成本过高的缺 点，可有效消除废水中的磷含量，是目前处理高浓度含磷废水比较理想 的方法。
本实用新型基于以下原理：
化学法理论上可以一次加入处理药剂，本实用新型选择分多次加入 氯化钙、酸、氧化剂等原料药剂，是为了节约成本和加强处理效果。化 学沉淀除磷是通过化学沉析过程完成的，通过向污水中投加无机金属盐 药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐、亚磷酸盐混合后，形成颗 粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方 程如式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应， 同时还进行着化学絮凝反应。
根据水质分析，化学沉淀考虑采用钙盐用作沉析药剂。在强碱性条 件下，亚磷酸钙、磷酸钙的形成是按反应式1进行：
3Ca2++2PO33-→Ca3(PO3)2↓ (pH≥8.5)式1
3Ca2++2PO43-→Ca3(PO4)2↓
研究表明，单独的氧化剂对总磷没有显著的去除作用，只能把部分 次磷酸盐、亚磷酸盐氧化成正磷酸盐，单独FeSO4对磷的去除作用也较 低，其对水中磷酸盐去除率仅为10-20%左右。但氧化剂-FeSO4联用的 工艺具有氧化、吸附和络合沉淀等多种机制，表现出良好的去除水中污 染物的效能，实验显示，KMnO4和FeSO4反应会原位生成新生态铁锰氧 化物，其中锰氧化物的引入对磷酸盐的去除作用非常明显。化学反应方 程式为反应式2：
3Fe2++MnO4-+5H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2+H+ 式2
KMnO4-FeSO4工艺对磷的去除效果随铁盐投量的增加而增加，随着氧 化剂与FeSO4摩尔比的增加，对磷的去除率逐渐增加。
实验表明，水中常见的无机离子如Ca2+的存在,一方面可提高 KMnO4-FeSO4工艺形成的絮体颗粒物固相铁锰氧化物的表面ζ电位和降 低了磷与固相铁锰氧化物之间的斥力，利于磷的吸附去除;另一方面， 在较高的溶液pH值条件下，Ca2+的存在有利于溶液中的固态铁氧化物 的转移，增加了用于吸附磷的固相铁锰氧化物的有效量，通过多种机制 影响KMnO4-FeSO4和Fe2(SO4)3共沉降去除磷效果。KMnO4-FeSO4工艺对磷 的去除效果远远高于工艺中各单一物质对磷的去除率，工艺表现出良好 的除磷效能，并具有高效、经济、方便等优势，是一项适合我国当前受 污染水体深度强化除污染的工艺技术。
本发明以钙盐为沉淀剂，通过过量投加，生成利用价值较高的亚磷 酸钙。由于亚磷酸钙为微溶物质，而磷酸钙为不溶物质，为达到排水TP (总磷含量)≤10mg/L的标准，须用化学氧化法将剩余的亚磷酸盐氧 化成正磷酸盐，而后与水中过量的氯化钙形成磷酸钙沉淀除去。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种预处理高磷废水去除总磷的系统，所述系统包括相互配置的污 水储存池1、调节沉淀池2、一组或多组化学反应池、一组或多组澄清 池、混凝搅拌池10、固液分离设备11、白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩 储存池13、污泥脱水设备14、曝气装置15。
其中，所述化学反应池包括第一化学反应池3、第二化学反应池5 和第三化学反应池8，所述澄清池包括第一高效澄清池4、第二高效澄 清池6和第三高效澄清池9;
所述污水储存池1通过溢流管与调节沉淀池2连接，污水储存池1 底部设有穿孔曝气管，所述穿孔曝气管与曝气装置15连接;
所述调节沉淀池2通过一级污水提升泵与第一化学反应池3连接， 所述第一化学反应池3、第一高效澄清池4、第二化学反应池5、第二高 效澄清池6通过溢流管依次连接;在第二高效澄清池6和第三化学反应 池8之间配置有缓冲池7;
所述第三化学反应池8、第三高效澄清池9、混凝搅拌池10、固液 分离设备11通过溢流管依次连接;第三化学反应池8底部设有穿孔曝 气管，穿孔曝气管与曝气装置15连接;
所述白泥浓缩储存池12前端与第一高效澄清池4相连接，所述的 黄泥浓缩储存池13前端分别与第二高效澄清池6、第三高效澄清池9、 污泥脱水设备14、固液分离设备11连接;
所述白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13和污泥脱水设备14 分别通过清液管道连接到调节沉淀池2。
优选地，所述白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存池13后端配置有 污泥脱水设备14。
在本实用新型中，所述污泥脱水设备14选自板框压滤机、螺旋脱 水机中的一种或多种。
在本实用新型中，所述固液分离设备11选自溶气气浮设备、斜板 沉淀池中的一种或多种的串联组合。
根据另一种优选的实施方式，所述第一化学反应池3、第二化学反 应池5、第三化学反应池8、混凝搅拌池10分别相互配置有加药计量泵。
与现有技术相区别的是，现有技术中，污泥脱水设备14的清液通 常通过管道返回到黄泥浓缩储存池13，而本实用新型中，由于污泥脱水 设备14产生的上清液或者固液分离后的水中含有过量的钙盐等化学药 剂，因此不再将污泥脱水设备14的清液送至黄泥浓缩储存池13，起到 节省药剂投加量，具有降低运行成本的意义。
另一方面，通过清液管道分别将白泥浓缩储存池12、黄泥浓缩储存 池13和污泥脱水设备14连接到调节沉淀池2，由于白泥浓缩储存池12、 黄泥浓缩储存池13和污泥脱水设备14产生的上清液或者固液分离后的 水中含有过量的钙盐等化学药剂，将这些上清液或谁输送到调节沉淀池 2有利于节省药剂，多余的钙盐等药剂能获得充分利用。
在本实用新型中，相互配置是指通过输水管道和泵相互连接。
与现有技术相比，本实用新型的系统具有以下优势：
1.总磷去除率高，在相同的药剂投加量条件下，分次分多点位投加 试剂，可以减少沉淀反应药剂的用量，节约运行成本。
2.运行成本低，处理费用省，具有明显的经济和社会效益。
3.采用本实用新型的系统，在添加的钙盐、酸、氧化剂、络合剂等 化学药剂时，能有效实现多次氧化、沉淀、络合混凝反应，并进行多次 固液分离后，保证出水总磷(TP)由2000mg/L降至约10mg/L，去除率高 达99%，预处理废水可直接进入市政管网进一步进行生化处理。
4.有效实现资源的回收，有效消除废水中的磷含量，大大减少市政 污水的处理负担。